用钢箔渗碳法测定β系数的问题和建议

用数值计算法模拟了钢箔的渗碳过程。根据模拟试验结果,按照钢箔渗碳试验的常用公式计算出工件表面传质系数β。结果表明,钢箔厚度、渗碳时间和钢箔的碳扩散系数对按常用公式计算的β系数值有明显的影响,该计算值总是小于模拟试验前的β系数设定值(即真值),而且随着钢箔中碳扩散系数的减小而减小。常用公式仅适用于钢箔的碳扩散系数为无限大的条件,否则所计算的β系数值是不正确的,并显示出受其他试验因素影响的虚假信息。常用公式的不当引用是造成长期来β系数的计算值不准确、可比性差的主要原因。根据钢箔渗碳方程的解析解,提出了新的计算β系数的方法,采用新方法可以求得接近真值的β系数,而且还能求得试验材料的碳扩散系数。     

基于钢箔渗碳的碳传递系数的精确测定

提出了一种计算气体渗碳过程中碳传递系数的方法,结合钢箔渗碳试验获得精确的碳传递系数。利用Thermal Prophet软件模拟了钢箔渗碳过程。结果表明,渗碳过程中碳传递系数是钢箔表面碳浓度的函数,随表面碳浓度的增大而减小。当表面碳浓度从0.036%增加到1.03%时,碳传递系数下降79.4%。通过对比模拟结果和实测的碳浓度分布曲线证明了本文测定的碳传递系数优于其他经验公式。     

渗碳反应系数的测定

论述了用钢箔法测定渗碳反应系数的原理和方法；给出了煤油及苯胺在９３０℃渗碳时的反应系数，对苯胺和煤油的滴注式渗碳的渗碳能力作了评价；说明了渗碳反应系数对计算零件渗层内的碳浓度分布曲线的意义。     

20CrNi2Mo钢真空渗碳工艺及数值模拟

采用大型双室真空渗碳设备对20Cr Ni2Mo钢进行不同工艺真空渗碳淬火,结合金相、显微硬度和表面碳浓度等分析,结果表明:试样渗碳层深度为2~3 mm时,总渗碳时间为550 min,渗碳扩散时间比(渗扩比)以1∶10较合理;渗碳层深度数值模拟结果略小于实际值,对实际生产具有一定指导意义;20Cr Ni2Mo钢大型齿轮实际真空渗碳淬火处理后,表面碳浓度为0.83%,渗碳层深度为3.2 mm,碳化物别1~2级,淬火和回火后齿轮齿面硬度值分别为62.8 HRC和58.1 HRC。     

气体渗碳数学模型及物理参数的计算

建立了平面、圆柱面和球面工件气体渗碳数学模型 :cτ=D 2 cx2 shape(x -R0 )cx ,碳的扩散系数取为温度和含碳量的函数 :D =D0 4exp[-Q RT -B(0 4-c) ];碳的传递系数取为温度的函数 :β =β0 exp(-E RT) ;内边界条件为固定碳量 ;碳势和温度取为时间的线性函数。给出了基于渗碳结果计算物理参数的数学模型。结果表明 ,将碳的扩散系数取为温度和碳的质量分数的函数 ,传递系数取为温度的函数以及通过测试渗碳后的碳浓度值计算扩散系数和传递系数中的 5个常数 ,对提高模拟计算结果的正确性非常必要。通过模拟计算还讨论了扩散系数和传递系数中有关参数对碳浓度分布的影响规律     

17 Cr2 Ni2 MoVNb钢的渗碳淬火工艺

对新型渗碳钢17Cr2Ni2MoVNb钢进行了气体渗碳试验及之后的淬火试验。结果表明,同20Cr2Ni4A钢相比,17Cr2Ni2MoVNb钢吸碳能力较强,易形成网状碳化物,需适当降低强渗或扩散期碳势,1.2%强渗期碳势+0.80%～0.85%扩散期碳势组合更有利于实际生产。渗碳后进行770～790℃淬火+180℃回火,渗碳面硬度(≥60 HRC)和基体(非渗碳面)硬度(40 HRC左右)等均满足图样技术要求。     

商用计算机代码在合金钢渗碳动力学模型化中的应用

渗碳时在钢维持单相状态情况下,用有限差分和有限元计算机代码如何使渗碳动力学模型化已为人们所熟知。除了写原始计算机码外,研究者们还作如下的代替换来应用热传输分析商用码:碳浓度代替温度,碳扩散系数代替导热系数,一个整数代替密度和比热的乘积,这时所需要的特性资料仅仅是碳扩散系数与碳浓度的关系和关于边界条件的资料(例如表面的碳浓度不变等)     

稀土碳共渗碳的扩散系数研究

本文对20钢进行了气体渗碳和稀土碳共渗,在满足碳势控制精度条件下测定了稀土碳共渗过程中碳在奥氏体中的扩散系数。 1 试验材料和试验方法试验材料为20钢,加工成15×10×5mm的金相试样。在碳势控制精度为±0.05％的井式气体渗碳炉中随炉进行气体渗碳和稀土碳共渗处理,湿度分別为880、900和920℃。稀土加入量为能够获得最大层深吋的克数,将稀土溶入甲醇中滴入炉内。 2 试验结果及分析     

碳势与控制气氛间的数学模型与模型精度

一、前言钢在含有还原能力但不引起钢表面脱碳的中性气氛中进行加热淬火,或在渗碳性气氛中进行渗碳,炉气皆需有碳势。碳势是炉气渗碳能力的表征,通常用给定温度下钢与炉气达到动态平衡(不脱碳也不增碳)时,钢表面的含碳量来表示该气氛的碳势。     

氢在化学热处理中的作用

文献[1—8]研究了氢在钢件化学热处理中的作用,得出了如下结论:渗碳和碳氮共渗钢中含氢量并不取决于氢在渗碳(或碳氢共渗)气氛中的浓度;在渗碳或碳氮共渗过程中,钢内不会增氢,此时钢中含氢量与其起始浓度相比,并未增加。钢在油淬后清洗、低温回火以及回火后放置的过程中,才     

18CrNiMo7-6渗碳钢相变塑性系数对残余应力的影响

目的 研究碳含量对相变塑性系数的影响,并精确仿真18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后的残余应力分布。方法 制备四种不同碳含量(0.21%、0.49%、0.65%、0.87%)的全渗透试样,分别进行不同应力水平下的膨胀试验,测得不同碳含量试样的相变塑性系数K,并输入DEFORM-HT中进行残余应力仿真,同时对 16.72 mm的圆柱试样进行渗碳淬火试验,以验证残余应力模拟的准确性。结果 前三种碳含量下马氏体相变动力学参数α变化不大。基于此,提供了一种便于计算高碳含量试样不完整膨胀曲线的K值的方法,计算四种不同碳含量试样的相变塑性系数分别为7.16×10^–5、5.45×10^–5、5.53×10^–5、6.01×10^–5 MPa^–1。分别采用不考虑相变塑性即K=0 MPa^–1、取为基体值即K=7.16×10^–5 MPa^–1和试验测得与碳含量相关的相变塑性系数进行残余应力仿真,其中采用试验测得相变塑性系数仿真结果与实测的残余应力吻合度最高,残余压应力从表面到心部呈现先增大后减小的趋势。结论 经渗碳淬火后的试样表层存在碳梯度,不同碳含量下影响相变塑性系数数值的主导机制不同,导致相变塑性系数随着碳含量的增加而先降低后升高,且其对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后残余应力分布的影响显著。     

G8SiMnMoVRE耐冲击高淬透性轴承用钢的研究

本文对G8Si Mn Mo VRE钢进行了系统的热处理工艺试验和机械性能试验。试验结果表明:G8Si Mn Mo VRE钢的冲击韧性比渗碳轴承钢高,比高碳铬轴承钢高3倍多;淬透性的有效壁厚大于70 mm,抗拉强度比渗碳钢和高碳铬轴承钢高,是取代高镍、铬渗碳轴承钢的理想钢材。     

在流动粒子炉中的气体渗碳和中性淬火

已经研究了在流动粒子炉巾工具钢的中性淬火和渗碳钢的气体渗碳。表1是这些钢的成份和用于测定炉中碳势的薄钢片的成份。     

齿轮用渗碳钢20CrMnTi渗碳畸变的研究

用正交试验法研究了渗碳温度、碳势和淬火温度对汽车用20CrMnTi钢渗碳变形的影响.结果表明,渗碳温度、碳势和淬火温度对渗碳畸变有很大影响,其中碳势的影响最为显著.随着渗碳温度的升高,会造成奥氏体晶粒的增加,从而使渗碳畸变量增加;当碳势升高时,会在表面形成不良碳化物,使渗碳畸变量增加,同时也使材料的力学性能有所降低;当淬火温度升高时.由于热应力和组织应力的升高,也会造成渗碳畸变量增加.     

碳氮共渗的特点

<正>同时有氮原子渗入的渗碳称为碳氮共渗,和渗碳相比,碳氮共渗有下列特点:1)氮使钢的A1和A3下降,碳氮共渗温度比渗碳温度低,因而渗碳过程中奥氏体晶粒较细小,不使用本质细晶粒钢也可以进行直接淬火。不但可使工序简化,能耗降低,而且工件形状畸变可显著减轻。2)氮使过冷奥氏体TTT曲线右移,因而碳氮共渗渗层淬透性较高,有些碳素钢零件碳氮共渗后可在油中淬火。3)氮使Ms点下降,因而碳氮共渗渗层中残留奥氏体量较多,表面酸度稍低于渗碳,但工件接触疲劳强度可能较高。     

渗碳温度对22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层的影响

通过固体渗碳试验研究了加热温度对钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA渗碳层的影响,分析了渗碳温度-碳浓度-显微硬度-残留奥氏体的关系以及残留奥氏体的控制措施.结果表明:当渗碳时间为6h时,随着渗碳温度的升高,渗碳层的碳浓度逐渐增加,碳浓度分布梯度越来越平缓.22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层的显微硬度-碳浓度关系符合正态分布.在渗碳处理过程中,为了使渗碳表层获得硬度很高的马氏体组织,22Si2MnCrNi2MoA钢渗碳层表面碳浓度应该控制在0.80％ ～0.90％之间.当表面碳浓度超过0.80％～0.90％时,渗碳完成后需采取后续的工艺措施来消除已经存在的残留奥氏体,如采用长时间自然时效或深冷处理等.     

950℃时渗碳钢中碳溶解度、合金化因子及最大碳溶解度

一、导言气体渗碳是在渗碳钢表面建立一定含碳量的一种易於调节和控制的工艺方法。主要用石油气或天然气燃烧而制得的气相的碳活度是很容易控制的。同样,纯铁或仅含少量合金元素的钢中的含碳量也是很容易测定和控制的。对于Si,Mn,Cr,Mo诸合金元素和Ni对渗碳动力学及平衡状态下碳含量的影响则不甚清楚。     

模拟乙炔气真空渗碳的反应流

真空渗碳是一种强化低质量钢表面的方法。如粗钢类金属用反应气体（例如乙炔或丙酮）在低压（低于大气压）和高温（超过1000 K）炉内渗碳。经渗碳的金属约比粗钢硬1.5倍。这种渗碳金属的工业应用能在旋转和接触状态下抗磨损,例如燃气轮机的齿轮。本文说明了用氩气稀释的乙炔气真空渗碳的数值模拟。把气相和液相都看成真空渗碳过程中的液-固界面。在数值方法中假定在钢的渗碳表面上反应是简单的反应机制,也计算了碳的传输。采用用户能确定功能的商用计算流体动力学软件ANSYS FLUENT 13来计算。本项研究的目的是展示如何用我们提出的方法来描述物理现象,并且能按我们推荐的数值模拟的找到最佳的真空渗碳操作。实验是在一个加热室内进行,由石英管供应的乙炔/氩混合气在室内加热;用Quadrupole质量过滤器测量乙炔、氢和氩的分压;用电子称称渗碳气体在渗碳前后的重量;然而也用电子探针显微分析仪（EPMA）测量局部碳的质量分数;用观察显微组织的金相显微镜研究渗碳钢的表面。数值计算结果给出气体中氢和乙炔的摩尔分数,钢中渗入的碳重量和碳质量分数的分布。我们数值计算的结果和实验的结果很好一致。这表明计算液体动力学能拓展到用于渗碳过程,对改进渗碳工艺是一种有用的工具。     

非重载齿轮硫氮碳共渗层组织与抗胶合、承载特性

较系统的理化检测与抗胶合台架试验结果表明,经硫氮碳共渗的35CrMoV齿轮的抗胶合、承载能力高于20CrMo浅层渗碳(层深0.8～1.0mm)淬火、回火齿轮。测量了共渗后齿面的磨损趋势,并对磨损机理进行了研究,指出用中碳或中碳合金钢调质加硫氮碳共渗取代低碳系列钢浅层渗碳(≤1mm)或碳氮共渗工艺制造非重载齿轮,既可保证质量、减小变形,又能减少工序、大幅度节约能源和降低成本。     

三种渗碳钢中残余奥氏体在冲击磨损中的行为

渗碳钢中合金元素对渗碳过程中材料表面吸碳能力有很大影响,含有较多非碳化物形成元素Si、Mn的22Si2MnCrNi2Mo渗碳层的碳含量最低,只有0.65%;含有较多碳化物形成元素的35CrMoV渗碳层碳含量最高,可达1.05%。三种渗碳钢冲击磨损试验结果表明:冲击磨损速率随着渗碳表层碳含量的增加先降低后增加,在碳含量0.82%时冲击磨损速率出现低谷。冲击磨损过程中残余奥氏体由于应变诱发马氏体相变需消耗外加能量可降低磨损速率,得出磨损速率与相变能之间呈指数关系。